缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术的应用分析

王秋鹏

(西安铁路职业技术学院，陕西 西安 710014)



缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术的应用分析

王秋鹏

(西安铁路职业技术学院，陕西 西安 710014)

在缓倾斜中厚矿体机械化采矿中，其操作技术水平要求高，机械化程度高，但我国的高素质采矿人才储备不足，相关的机械设备研究力度不够。通过案例对这些方面进行了具体分析。

缓倾斜；厚矿体；机械化采矿技术

为了缩小技术方面的差距，必须加强对缓倾斜中厚矿体的研究，大部分矿体都存储在地壳中。如果地质条件很好，那么开采十分方便；如果地质条件比较恶劣，例如矿体有一定的倾斜角度，而开采厚度也有严格的要求，那么对开采就提出了挑战。除此之外，为了提高工作效率，降低施工成本，在各个环节中都要充分利用机械设备。

1 缓倾斜中厚矿体的开采要点

和其他矿体开采不同，缓倾斜中厚矿体开采的困难度很大，主要原因如下：这种矿体的倾斜角度在50(°)～300(°)之间，机械设备采矿中，还必须控制开采的厚度，一般在5～20 m范围。如果使用传统的开采方式，不仅开采质量会受到很大影响，造成较大资源的浪费，而且开采成本较高，不利于企业长期发展。除此之外，当开采技术不成熟的时候，矿体开采中容易出现失误，那么机械设备就会被损坏。如果主要大型设备出现故障，维修时间很长，耽误整个开采的进程。由此可见，在进行缓倾斜中厚矿体开采过程中，会受到开采条件。开采技术和开采设备的限制。为了严格按照质量完成任务，在技术操作中，可以利用机械设备将开采中崩落的矿石运送到矿体之外[1]。为了确保运送的安全性，保证运输的效率，需要设计好线路，铺设好轨道，在此基础上，做好相应的支护、防护工作。但是通过对实践工作的调查分析，发现对矿体进行开采运行时，很多保护措施都不到位。而从发生事故的概率分析，和国外相比高出10%。这不仅影响企业的经济效益，也导致工作人员在工作时心惊胆战，存在一定的不确定性。如果选择从底部开始挖掘采矿，对底盘最终的挖掘面积会极大增加，甚至会出现漏斗现象。想要很好的控制这一问题，就必须对采切比进行控制。但是又会出现另一个问题，开采的成本增大很多，在挖掘过程中，崩落矿石也不会自己顺势掉落，还需要专人进行搬运，增加了工作人员的劳动量。

2 开采案例分析

2.1 矿山基本情况

所分析的矿山为某市二期开采工程，属于缓倾斜中厚矿体，为了保证开采效率，使用了机械化开采技术。通过相关人员的勘察得知，该矿体的倾斜角度为 53(°)，开采时的平均厚度是18 m。综合该企业的实际情况，使用的出渣设备属于国内生产；而使用的凿石设备、回采作业设备属于国外生产的[2]；对于其中的深孔装药设备，是该企业自行研制开发的。深孔装药设备结合了该企业的实践经验，为一些特殊矿体开采研制，因此功能齐全，应用可以自动吸药，还可以准确显示装药的速度。在一个掘进循环中，掘进进尺在3～3.5 m左右，结合采矿现场情况，确定切割槽在矿房的中部[3]。

2.2 应用机械化采矿的问题

通过实际开采得知，使用机械化开采，存在两个主要问题。首先，该矿体倾斜角度为 53(°)，与其他矿体相比，倾角比较小。在开采工作中，就不能利用重力原理进行崩落矿石的搬运。为了保证工作效率，技术人员只能采取机械手段，或者爆破方式搬运崩落矿石。其次，勘察得知矿体顶板的面积不断加大，在开采完成后，如果不进行支护非常危险，而且支护面积较大。针对这一情况，要对支护工作作出具体要求[4]。除此之外，由于采空区域较大，为了保证工作人员、机械设备的安全性，就不能在采空区中操作。结合这两点问题，技术人员进行了深入的讨论，最终决定对于该矿山使用大盘区、小分段的开采思路。由于对护顶安全有严格要求，所以使用重力放矿的方式。根据这种倾斜度分段的方式，作业环境可以得到保障，而设备也可以充分的利用，发挥其最大价值。

3 机械化采矿技术的应用

3.1 方案流程

第1步，对训练掘进系统进行规划和设计，要保证省时省力，使用风井技术，将平巷测量运输巷道断面进行切割，保证规定的尺寸要求。然后分析掘进时使用的凿岩设备，其起到一个开道的作用。与此同时，结合实际情况，该项目中应用了全液压式系统凿岩台车，这样铲运机在正常工作时，还可以带动出渣设备运行，提高实际的施工质量；第2步，结合该矿体的具体厚度，以及相应煤层的厚度，科学进行划分，可以很好的将自由面进行分段，从而实施连续性的爆破，提高工作效率[5]；第3步，对于待崩矿体，结合实际的长度将其分为3段，能有效呈现保空区两侧的位置。这些工作都准确无误后，后续的工作也就没有任何困难。

3.2 分析开采中的具体参数情况

结合实际情况，通过检查得知，该矿体位于一个以硫为主，伴生铜、金、银、铁、铅、锌等多种金属元素的矿山上。通过对其规模进行分析，属于大型地下开采矿山[6]。从当前的勘察数据分析得知，其实际地质存储量达到了1.7亿t，其中铅锌的金属量预测在4D gk以上，铁矿石存储量在24P00 gk以上，硫铁矿矿石量在87 110 gk以上，而铜金属量在500 gk以上。除此之外，在该矿山上还有成百上千吨的金银金属量[7]。

为了保证开采质量，在进行爆破的时候，先进行爆破孔的钻取，设计孔直径为 80 mm。为了保证爆破的效果，各个孔之间的间距设计为1.4 m，孔的深度是27 mm，每个孔使用炸药量为1.2 kg。为了保证切割槽有足够的爆破空间，同时不影响矿体的质量，可以在切割槽的两侧分别设计成扇形的炮孔。这样就形成了一个很规则的矩形空间，测量该矩形宽度为7 m间，空间足够使用，可以进行爆破工作。进行爆破的时候，可以将切割槽视为一个自由面，采取从两侧向中间爆破的方式。通过分析和规划，为了确保开采质量，技术人员将该矿体分成了3个部分。第1部分长度为30 m，第2部分长度为30 m，第3部分长度为23 m，采取3次崩矿的方式。但是要注意一些细节，在进行第1次崩矿时，切割槽空间会限制爆破的能量，通过计算，在切割槽两边所形成的崩矿范围在11～12 m；而空区两边的崩矿范围就比较大，一般都会达到15 m。除此之外，剩余的两次崩矿范围都可以达到30 m。技术人员最终进行了计算，得到这次崩矿炮孔的密集系数是2，二次破碎在内的炸药单耗量是0.53～0.63 kg/t，产生的崩矿量达到7.7 t/m[8]。

3.3 机械化的应用情况

在进行矿石开采的时候，出矿设备非常重要，在整个施工环节最好不要出现故障，保持出矿设备的性能。在开采规划中已经设计了单日生产矿石量，若矿设备正常工作，完全可以满足这一要求，但是在设计时也考虑了一些其他因素的影响。国外生产的出矿设备，性能优良，适合大规模矿石开采，保证工作效率。使用符合实际要求的无轨设备，例如铲运机、凿宕台车等，可以发挥上向水平分层充填采矿的作用。还引入了全液压凿宕台车和电动铲运机，保证整体的开采运输效率。在矿石开采过程中，为了以后工作维护方便，确保资源的回收率，减少出矿运输的距离，应用了脉外布置的方式。在下盘设计两条沿脉运输平巷连通运输线，这样就很好的成为环形运输系统，这种设计理念在国外都很先进，提高了工作效率。在矿体切割的时候，分析凿宕台车的实际工作量，采矿场拉底层高度要控制在3.0 m范围。在沿脉运输平巷上，进行机械化的掘进，当到达实际矿体之后，就可以将这一穿脉平巷看做一个自由面。最后再使用凿宕机向两边开采，进而达到扩帮的目的。为了保证采掘设备的工作效率，在进行切割工程的设计中，必须遵循两个原则。使用深孔全液压凿岩台车布置采准切割工程，使用无轨采掘设备让其处于一个水平作业环境，这样就能保证操作的质量。在开采的过程中，一定要加强现场设备的管理，相关管理人员必须到岗执勤，保证各个环节操作的流畅性。如果发生故障，或者在某一环节出现问题，及时进行处理，不能影响整体的工作效率。当某处存在危险情况，要及时和设计人员、技术人员沟通，让其快速解决问题；如果危险性较大，就应该立即停止开采工作，及时抢修。

4 开采中的通风情况

在地下开采过程中，不仅要求工作质量第一，还要将工作人员的生命安全放到第一位，因此一定要重视地下通风系统的设计和维护。在缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术的应用过程中，为了解决通风问题，设计人员设计了3 条天井，主要作用就是进行回风。例如一线开采人员在进行回采操作时，工艺流程为设备空载联合试运转、割煤、移架、推移刮板输送机、拉移转载机、拉移超前支架、清理浮煤。

可以确保有足够的新鲜空气，那么采空区就比较安全，工作人员没有后顾之忧。除此之外，在采空区的空气，可以通过回风巷、回风天井顺利地排出，保证地下空气循环畅通，保持空气的新鲜性。完成回采工作之后，设计的回风天井还可以变为充填井，合理的利用设施，减少实际的工作量。在这一开采的区域，使用尾砂充填和废石充填相互结合的方式对采空区进行处理。这样可以有效减少废石的提升量，同时还能对环境进行保护，避免大量的污染和浪费。

5 结 语

通过以上对缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术分析，在对缓倾斜中厚矿体机械化开采时，最好使用大盘区、小分段的开采方式。从实践操作中可以得知，该开采方案可以提高采矿场的生产能力，提高无轨采掘设备的工作效率。除此之外，由于在开采过程中合理的设计，应用大量的先进设备，降低了采矿工人的劳动强度，保证了工作人员在采空区的安全性。

[1] 张道林. 缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术的分析[J]. 内蒙古煤炭经济, 2014(11): 91.

[2] 张鹤生. 缓倾斜中厚矿体机械化采矿理论与技术[J]. 黑龙江科技信息, 2013(27): 8.

[3] 黄金堂. 缓倾斜中厚矿体机械化采矿理论与技术[J]. 黑龙江科技信息, 2014(16): 42.

[4] 鞠路成. 机械化采矿技术在矿山缓倾斜中厚矿体中的应用分析[J]. 工业, 2015(17): 131.

[5] 梁永琴. 缓倾斜中厚矿体机械化采矿理论与技术[J]. 内蒙古煤炭经济, 2015(8): 201-203.

[6] 杨映忠. 缓倾斜中厚矿体机械化上向水平分层充填采矿法关键技术探索[J]. 低碳世界, 2014(9): 116-117.

[7] 何威伟. 缓倾斜中厚矿体机械化采矿理论与技术探析[J]. 内蒙古煤炭经济, 2015(8): 160-161.

[8] 赵兴宽, 郭蕊. 矿岩稳定性对缓倾斜中厚矿体采矿方法选择的影响[J]. 采矿技术, 2015, 15(6): 18-19.

An Application Analysis of Mechanized Mining Technology for Gently Inclined Medium-thickness Orebody

WANG Qiupeng

(Xi'anRailwayVocationalTechnicalCollege,Xi'an,Shanxi710014,China)

In the mechanized mining of gently inclined medium-thickness orebody, the operation skill level is high, and the mechanization degree is also high. But the high-quality mining talent reserve is insufficient. The related mechanical equipment in its research is not enough. This article offers some cases for a specific analysis.

Low pitch; Thick ore body; Mechanized mining technology

2016-09-26

王秋鹏(1980-)，男，河南 济源人，副教授，研究方向：采矿技术，手机：18066533110，E-mail：418812152@qq.com.

TD803

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.018